04/13/2005，作者：蘇方寧，華南理工大學(xué)材料學(xué)院光通信材料研究所

1.引言
  光子晶體（PC）是一種介電常數(shù)隨空間周期性變化的新型光學(xué)微結(jié)構(gòu)材料，其概念是1987年分別由S. John和E. Yablonovitch提出來的，就是將不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在一維、二維或者三維空間組成具有光波長量級的折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)材料。
  光子晶體的發(fā)現(xiàn)，可以說是光和電磁波傳播與控制技術(shù)方面的一次革命。與電子晶體不同，光子晶體是折射率周期性變化產(chǎn)生光子能帶和能隙，頻率（波長、能量）處在禁帶范圍內(nèi)的光子禁止在光子晶體中傳播。當(dāng)在光子晶體中引入缺陷使其周期性結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí)，光子能隙就形成了具有一定頻率寬度的缺陷區(qū)。我們知道，現(xiàn)代信息技術(shù)爆炸之發(fā)端是人類能以極為精巧復(fù)雜的方法控制半導(dǎo)體中電子流的能力，光子晶體則可以讓人們同樣地控制光子，甚至控制得更為靈活多樣�？梢灶A(yù)見，光子晶體將在光通信、光學(xué)、光電子學(xué)和信息科學(xué)等方面引發(fā)革命性變革，極有可能在21世界扮演更為重要的角色。1999年12月17日，國際權(quán)威雜志《Science》將光子晶體方面的研究列為當(dāng)今十大科學(xué)進(jìn)展之一。
  1991年，Russell等人根據(jù)光子晶體傳光原理首次提出了光子晶體光纖（PCF）的概念。
  1996年，英國南安普頓大學(xué)的J.C.Knight 等人研制出世界上第一根PCF，之后在光纖通信和光學(xué)研究領(lǐng)域中，PCF引起了全世界的普遍興趣。
目前，有關(guān)光子晶體光纖（PCF）的研究重點(diǎn)有：理論模型、制造工藝、性能測量、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用技術(shù)探討等。

2.光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)光原理
  就結(jié)構(gòu)而言，PCF可以分為實(shí)心光纖和空心光纖。實(shí)心光纖是將石英玻璃毛細(xì)管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃棒周圍的光纖�？招墓饫w是將石英玻璃毛細(xì)管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃管周圍的光纖。
  PCF導(dǎo)光機(jī)理可以分為兩類：折射率導(dǎo)光機(jī)理和光子能隙導(dǎo)光機(jī)理。
  折射率導(dǎo)光機(jī)理：周期性缺陷的纖心折射率（石英玻璃）和周期性包層折射率（空氣）之間有一定的差別，從而使光能夠在纖芯中傳播，這種結(jié)構(gòu)的PCF導(dǎo)光機(jī)理依然是全內(nèi)反射，但與常規(guī)G.652光纖有所不同，由于包層包含空氣，所以這種機(jī)理稱為改進(jìn)的全內(nèi)反射，這是因?yàn)榭招綪CF中的小孔尺寸比傳導(dǎo)光的波長還小的緣故。
  光子能隙導(dǎo)光機(jī)理：在理論上,求解電磁波(光波) 在光子晶體中的本征方程即可導(dǎo)出實(shí)芯和空芯PCF 的傳導(dǎo)條件,其結(jié)果就是光子能隙導(dǎo)光理論。如圖1 所示,中心為空芯,雖然空芯的折射率比包層石英玻璃低,但仍能保證光不折射出去,這是因?yàn)榘鼘又械男】�點(diǎn)陣構(gòu)成光子晶體。當(dāng)小孔間的距離和小孔直徑滿足一定條件時(shí),其光子能隙范圍內(nèi)就能阻止相應(yīng)光傳播,光被限制在中心空芯之內(nèi)傳輸。最近有研究表明,這種HF 中可傳輸99 %以上的光能,而空間光衰減極低,因此光纖衰減可能只有標(biāo)準(zhǔn)光纖的1/ 2～1/ 4 。但并不是所有PCF 都是光子能隙導(dǎo)光。
  空芯PCF的光子能隙傳光機(jī)理的具體解釋是：在空芯PCF中形成周期性的缺陷是空氣，傳光機(jī)理是利用包層對一定波長的光形成光子能隙，光波只能在空氣芯形成的缺陷中存在和傳播。雖然在空芯PCF中不能發(fā)生全內(nèi)反射，但包層中的小孔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)就像一面鏡子，這樣光就在許許多多的小孔的空氣和石英玻璃界面多次發(fā)生反射。


3.PCF的特性
  PCF 有如下特點(diǎn):結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很靈活,具有各種各樣的小孔結(jié)構(gòu);芯和包層的折射率差可以很大;芯可以制成各種各樣;“包層折射率”是強(qiáng)烈依波長而變的函數(shù),包層性能可以反映在波長尺度上。正因?yàn)橛幸陨咸攸c(diǎn), PCF 有著以下許多奇異特性:
(1)無截止單模( Endlessly Single Mode) 
  傳輸普通單模光纖隨著纖芯尺寸的增加會變成多模光纖。而對于PCF ,只要其空氣孔徑與孔間距之比小于0. 2 ,無論什么波長都能單模傳輸,似乎不存在截止波長。這就是無截止單模傳輸特性。這種光纖可在從藍(lán)光到2μm 的光波下單模傳輸。更為奇特的是這種特性與光纖的絕對尺寸無關(guān),因此通過改變空氣孔間距可調(diào)節(jié)模場面積。在1 550 nm可達(dá)1～800 μm2 ,實(shí)際上已制成了680 μm2 的大模場PCF ,大約是常規(guī)光纖的10 倍。小模場有利于非線性產(chǎn)生,大模場可防止發(fā)生非線性。這對于提高或降低光學(xué)非線性有極重要的意義。這種光纖具有很多潛在應(yīng)用,如激光器和放大器(利用高非線性光纖) ,低非線性通信用光纖,高光功率傳輸。
(2)不同尋常的色度色散
  真空中材料色散為零,空氣中的材料色散也非常小。這使得空氣芯PCF 的色散非常特殊。由于光纖設(shè)計(jì)很靈活,只要改變孔徑與孔間距之比,即可達(dá)到很大的波導(dǎo)色散,還可使光纖總色度色散達(dá)到所希望的分布狀態(tài)。如零色散波長可移到短波長,從而導(dǎo)致在1 300 nm 實(shí)現(xiàn)光弧子傳輸;具有優(yōu)良性質(zhì)的色散平坦光纖(數(shù)百nm 帶寬范圍接近零色散) ;各種非線性器件以及色散補(bǔ)償光纖(可達(dá)2 000 ps/ nm·km) 都應(yīng)運(yùn)而生。
(3)極好的非線性效應(yīng)雙折射效應(yīng)
  G.652光纖中出現(xiàn)的非線性效應(yīng)是由于光纖的單位面積上傳輸?shù)墓鈴?qiáng)過大造成嚴(yán)重?fù)p傷系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的一個現(xiàn)象。然而，在光子能隙導(dǎo)光PCF中，我們可以通過增加PCF纖芯空氣孔直徑（即PCF的有效面積）來降低單位有效面積上的光強(qiáng)，從而達(dá)到大大減少非線性效應(yīng)的目的。光子能隙導(dǎo)光的這個特性為制造大的有效面積的PCF奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
(4)優(yōu)良的雙折射效應(yīng)
對于保偏光纖而言，雙折射效應(yīng)越強(qiáng)，波長越短，所保持的傳輸光偏振態(tài)越好。在PCF中，只需要破壞PCF剖面圓對稱性，使其構(gòu)成二維結(jié)構(gòu)就可以形成很強(qiáng)的雙折射。通過減少空氣孔數(shù)目或者改變空氣孔直徑的方式，可以制造出比常用的熊貓牌保偏光纖高幾個數(shù)量級的高雙折射率PCF保偏光纖。

4.光子晶體光纖在光纖通信的應(yīng)用
  PCF在光纖通信系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用主要有兩個方面：傳輸光纖和光器件。PCF作為傳輸光纖的研究要點(diǎn)是改進(jìn)制造工藝、降低光纖損耗。PCF作為光器件的研究要點(diǎn)是通過調(diào)整PCF的結(jié)構(gòu)尺寸來實(shí)現(xiàn)PCF器件所需要的性能。
  眾所周知，作為光信號傳輸介質(zhì)，無論是G.652光纖還是PCF都應(yīng)該滿足低損耗、小色散和低非線性效應(yīng)。與G.652損耗機(jī)理相同，PCF損耗主要來源于吸收和散射。此外，由于PCF結(jié)構(gòu)的特殊性，也自然帶來了一些特殊的損耗來源，如模式泄漏損耗和結(jié)構(gòu)缺陷損耗。表1給出了PCF的損耗來源。


  人們采取了一系列措施來降低PCF的損耗，主要有（1）提高芯/包層材料的純度；（2）采用減少污染包層材料管的工藝；（3）通過合理設(shè)計(jì)空氣填充比/空氣孔數(shù)量來降低泄漏模式。
PCF具有的低損耗、小色散、低非線性效應(yīng)特性，使得其在光纖通信領(lǐng)域的應(yīng)用是非常有前途的，尤其對于長途通信系統(tǒng)。隨著PCF設(shè)計(jì)方法和制造工藝的不斷改進(jìn)，PCF性能正日趨完善。特別是K.Tajima等人通過合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，如空氣孔直徑d和空氣孔間距r，以及d/r比值，大道理既減少PCF的衰減，又改善PCF的色散和色散效率的目的�，F(xiàn)在，PCF已經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的光纖通信系統(tǒng)傳輸試驗(yàn)研究階段。
  2003年初的世界光纖通信會議（OFC）上，日本電報(bào)電話公司（NTT）接入網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的K.Tajima等人報(bào)道了他們研制出的衰減為0.37 dB/km 的超低衰減、長長度的PCF。PCF具有完全的單模特性，可用工作波長范圍為0.458—1.7μm。
  C.Peucheret等人的研究小組利用5.6 km 的PCF線路進(jìn)行工作波長為1550 nm的40Gbit/s的傳輸實(shí)驗(yàn)。這個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所用的PCF的有效面積是72平方μm、衰減為1.7dB/ km、色散系數(shù)為32 ps/（km. nm）。實(shí)驗(yàn)表明，PCF作為光信號傳輸介質(zhì)時(shí)，系統(tǒng)的性能沒有劣化，與G.652光纖相比，PCF最大優(yōu)勢是在保證很小的偏振模色散系數(shù)的前提下，色散系數(shù)、有效面積和非線性系數(shù)可以靈活設(shè)計(jì)。
  如上所述，PCF本身就是一種良好的色散補(bǔ)償光纖。通過靈活設(shè)計(jì)PCF的3個特征結(jié)構(gòu)參數(shù)：纖芯直徑、包層空氣孔直徑和包層空氣孔間距，我們就可以獲得很大的正色散，或者很大的負(fù)色散，或極寬波段的平坦色散PCF。特別是PCF的靈活色散、色散效率補(bǔ)償帶寬管理能量比G.652光纖大幾倍，故PCF具有優(yōu)良的色散補(bǔ)償性能，有希望代替普通的色散補(bǔ)償光纖，成為新一代色散補(bǔ)償光纖。
  由于普通色散補(bǔ)償光纖的芯/包層折射率差�。�1.45/1.3），所以其色散補(bǔ)償能力差。而PCF的芯/包層差大（1.45/1），因此PCF具有很強(qiáng)的色散補(bǔ)償能力。清華大學(xué)的研究人員從理論上計(jì)算了PCF的色散值，在計(jì)算中所選擇的PCF結(jié)構(gòu)參數(shù)是：空氣孔間距為0.8μm,空氣孔直徑與空氣孔間距之比是0.835。計(jì)算得到，在1.55μm PCF的色散值可以達(dá)到-2050 ps/（km. nm），可以補(bǔ)償120倍長度的G.652光纖（17 ps/（km. nm））,可以補(bǔ)償240倍長度的G.655光纖（8.2 ps/（km. nm））,從而大大縮短了色散補(bǔ)償光纖的長度。因此，PCF的色散補(bǔ)償作用在高速率、大容量、遠(yuǎn)距離的WDM系統(tǒng)中將會具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
  PCF可以構(gòu)成光纖激光器和光纖放大器，究其理由是通過調(diào)整包層空氣孔直徑及其間距可以靈活設(shè)計(jì)出模場面積范圍為1--1000μm2的 PCF，使得PCF在光纖激光器和光放大器研制中比G.652光纖更具有優(yōu)勢。
已經(jīng)取得研究進(jìn)展的PCF與光纖通信相關(guān)應(yīng)用還有：光波長變換、拉曼放大器、光孤子激光器、光纖光柵和連續(xù)譜發(fā)生器等。

5.OFC-2004看光子晶體光纖的發(fā)展
  從OFC2在今年2月21日至27日召開的世界光纖通信會議（即OFC’2004）上，光子晶體 光纖也是報(bào)道的重點(diǎn)課題之一。從本次會議上可以看出，國際上關(guān)于光子晶體光纖的研究主要集中在拓展PCF的應(yīng)用領(lǐng)域和改善PCF的性能兩方面。下面就OFC’2004上有關(guān)PCF的報(bào)道做一簡單介紹，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了PCF的最新應(yīng)用和高性能PCF的研究進(jìn)展。
5.1   PCF的新應(yīng)用
(1) 超連續(xù)產(chǎn)生
    利用飛秒脈沖在PCF中產(chǎn)生超連續(xù)譜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光學(xué)相干層析、計(jì)量學(xué)等領(lǐng)域，但大部分實(shí)驗(yàn)采用工作在800nm波長的Ti:sapphire激光器作為泵浦源，因?yàn)檫@種激光器能產(chǎn)生能量達(dá)幾個nJ的超短飛秒脈沖，只有個別實(shí)驗(yàn)利用1560nm波長附近的基于摻鉺光纖激光器的飛秒脈沖。采用摻鉺光纖激光器作為泵浦光源不但可以將飛秒超連續(xù)技術(shù)應(yīng)用于1560nm附近的通信窗口，而且它比Ti:sapphire激光系統(tǒng)更小巧、更穩(wěn)定。在OFC’2004上，H.Hundertmar等報(bào)道了一種全光纖二極管泵浦的鉺光纖激光－放大系統(tǒng)，并利用PCF進(jìn)行了超連續(xù)實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：激光器環(huán)路由鉺光纖（正色散）和兩段負(fù)色散光纖SMF1528、Flexcor1060構(gòu)成，整個環(huán)長3.4m，對應(yīng)基頻59.1MHz，利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)被動鎖模。當(dāng)980nm泵浦的輸出功率為150mW時(shí)，在1560nm波長可得到輸出功率14mW、脈寬65fs的鎖模脈沖。放大系統(tǒng)由鉺光纖、SMF1528和Flexcor1060構(gòu)成，這些光纖的長度經(jīng)過優(yōu)化，以使放大器的二階色散最小，從而使激光脈沖的線性啁啾最小。該激光－放大系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖入射到一段長30cm、芯徑2.6mm、零色散波長1.3mm的PCF中，通過強(qiáng)非線性作用產(chǎn)生750~1750nm的超連續(xù)鐠。


  與以往的基于PCF的超連續(xù)產(chǎn)生系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的最大特色在于它是一個全光且利用最小的脈沖能量（200PJ）在1550nm附近得到了最好的展寬效果。
  另外，S.C. Buchter等采用二極管泵浦的Q開關(guān)激光器作為泵浦光源，零色散波長~1550nm的PCF作為非線性介質(zhì)，獲得了700nm帶寬、平坦的納米紅外超連續(xù)鐠。
(2) 脈沖壓縮
  超短光脈沖是未來超高速光通信系統(tǒng)所必不可少的，為此通常采用孤子效應(yīng)壓縮方案來獲取超短脈沖，壓縮用的非線性介質(zhì)一般是色散位移光纖（DSF）。若想得到重復(fù)率10GHz的脈寬~2ps左右的短脈沖，需要的常規(guī)色散位移光纖的長度通常都在數(shù)公里以上，即使采用高非線性色散位移光纖（HNL-DSF），也需要60~500米。由于小芯徑、高D值的PCF的零色散波長在可見光附近同時(shí)具有高非線性和大的負(fù)色散特性，利用它進(jìn)行孤子壓縮可以大大減小所需光纖的長度。本次OFC會議上，K.S.Abedin等利用保偏光子晶體光纖（PM-PCF）作為非線性介質(zhì)對主動鎖模光纖激光器的輸出脈沖進(jìn)行了孤子壓縮實(shí)驗(yàn)，所用的PM-PCF的零色散波長在1550nm附近的色散D=104ps/(nm×km)，非線性系數(shù)g=39.5 W-1×km-1，都要比DSF高一個量級，因此僅需要10米長的PM-PCF就得到了10GHz輸出功率16mW 的1.26ps脈沖。
    另外，J. R. Taylor等還報(bào)道了一種采用空心光子晶體光纖實(shí)現(xiàn)再壓縮的全光纖啁啾脈沖放大系統(tǒng)，如圖3所示。調(diào)諧范圍1535~1565nm、脈寬8ps~400fs的10GHz光脈沖經(jīng)光學(xué)衰減器（OA）適當(dāng)衰減（目的是為了避免非線性效應(yīng)），在100m長的DCF中展寬，然后用3W的EDFA放大，最后用10m長的負(fù)色散空心光子帶隙光纖（air core PBF）壓縮，PBF在1560nm波長的色散值為1146ps/(nm×km)。PBF與常規(guī)光纖直接熔接在一起，總損耗（包括熔接損耗）2.2dB。輸出脈沖是低啁啾的，脈寬1.1ps，平均功率1.1W，峰值功率～100mW。如果采用重復(fù)頻率更低的脈沖，峰值功率可以增加到至少數(shù)十千瓦。


(3) 可調(diào)諧光纖耦合器
Hokyung Kim等報(bào)道了一種基于側(cè)面研磨技術(shù)的可調(diào)諧光子晶體光纖耦合器，實(shí)現(xiàn)方法是將兩段側(cè)面研磨的PCF鑲嵌在石英塊內(nèi)，通過調(diào)節(jié)石英塊間的匹配角，耦合比可在0~90%之間變化。耦合光的光譜在400nm范圍內(nèi)相當(dāng)平坦，波紋度很小。
5.2高性能PCF的研制
(1) 低損耗光子晶體光纖
  降低光纖損耗一直是人們努力的目標(biāo)。目前，普通單模光纖（SMF）的最低損耗已經(jīng)可以達(dá)到0.1484dB/km；2003年的OFC會議上，NTT報(bào)道了損耗為0.37dB/km 的TIR－PCF，可以說是一大進(jìn)步。這主要是采用了純硅材料，瑞利散射損失很小。同時(shí)他們還做了10公里 8×10Gb/s傳輸試驗(yàn)，效果良好。NTT公司于2003年12月又將該光纖的路徑損耗降至0.28dB/km。本次會上，K.Tsujikawa等重新估計(jì)了常規(guī)石英光纖和光子晶體光纖的本征損耗，認(rèn)為前者的損耗值在1550nm附近可達(dá)0.095~0.130dB/km，而后者的本征損耗值甚至可以更低。與此同時(shí)，英國公司BlazePhotonics在OFC’2004上宣布，已經(jīng)開發(fā)成功路徑損耗非常小的能帶隙光子晶體光纖，其傳輸損耗僅有1.72dB/km，比過去康寧發(fā)布的光纖損耗13dB/km改進(jìn)不小。該公司表示，“目標(biāo)是將傳輸損耗降至0.05dB/km左右，與普通光纖展寬競爭”。
(2) 色散補(bǔ)償用雙芯光子晶體光纖（DCPCF）
  單模光纖中的色散限制了光纖通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，為此必須進(jìn)行色散補(bǔ)償。目前，色散值在100~300ps/(nm×km)的色散補(bǔ)償光纖（DCF）已經(jīng)商用。1996年，Thyagarajan等曾提出了一種新穎的DCF設(shè)計(jì)方案，它包含兩個高度不對稱的同心纖芯，在極高非線性折射率差（D＝2％）的情況下的色散值可達(dá)5100ps/(nm×km)�；�于該思想，人們制造出雙芯光纖，它在1.55mm附近的色散值可達(dá)1800ps/(nm×km)。然而，高D值通常需要高摻鍺，這實(shí)現(xiàn)起來不但很困難，而且會增加光纖損耗。最近，利用純石英和空氣孔構(gòu)成的光子晶體光纖，可以提供一種新的色散補(bǔ)償方案：由于石英和空氣之間的高D值，在PCF中可以得到較大的負(fù)色散，而且可以通過包層中空氣孔的構(gòu)造和尺寸來改變色散值；與此同時(shí)，有望實(shí)現(xiàn)較低的損耗。
  PCF作為色散補(bǔ)償光纖的潛在應(yīng)用已有文獻(xiàn)報(bào)道，這種PCF的色散值D～2000ps/(nm×km)，有效纖芯面積只有1mm2，而大的D值總是和小的有效纖芯面積相聯(lián)系的，這會在傳輸過程中造成不希望的非線性效應(yīng)。在OFC’2004上，F(xiàn). Gerome等從理論上研究了高負(fù)色散值雙芯光子晶體光纖(DCPCF)的設(shè)計(jì)。最近，Yi Ni等結(jié)合了PCF和雙芯DCF的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新穎的DCPCF設(shè)計(jì)方案，該光纖長12m，在1.55mm窗口的色散值高達(dá)18000ps/(nm×km)，有效纖芯面積12mm2，均比現(xiàn)有色散補(bǔ)償PCF相應(yīng)參數(shù)高了一個數(shù)量級，這是迄今為止在僅由純石英和空氣孔構(gòu)成的光纖中得到的最大的色散值。另外，該光纖的色散斜率也是負(fù)值，1500nm波長處的相對色散斜率（RDS）為0.47/nm。由于該DCPCF由純石英和空氣孔構(gòu)成，傳輸損耗相當(dāng)?shù)�，制造工藝也得到簡化�?
(3) 極高非線性PCF
  與常規(guī)石英光纖相比，PCF具有更高的非線性系數(shù)。本次會議上，H. Ebendorff-Heidepriem 等報(bào)道了一種氧化鉍玻璃光子晶體光纖，其在1550nm波長處的非線性系數(shù)高達(dá)460W-1×km-1，是氧化鉍玻璃光纖的7倍，是常規(guī)光纖的500倍，尤其是當(dāng)芯徑為0.8mm時(shí)，非線性系數(shù)達(dá)2000 W-1×km-1，是迄今報(bào)道的最高的采用常規(guī)實(shí)心包層的硫化物玻璃光纖非線性系數(shù)的2倍。
5.3 其他方面
(1) 制造技術(shù)
  光子晶體光纖的制造工藝也是人們研究的熱點(diǎn)之一，本次會議上，K. Takashi等提出一種新的制造光子禁帶光子晶體光纖的技術(shù)，即用濺射法將含Si和SiO2的多層薄膜沉積到石英光纖上，如圖3所示。用該方法制造的光纖具有明顯的能帶隙，而且可以通過改變包層的厚度和折射率較為容易地控制光纖的傳輸特性。
(2) 機(jī)械特性
  NTT公司首次從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了PCF的抗張強(qiáng)度，認(rèn)為由于PCF中的空氣孔能阻止缺陷的生成，它可以比常規(guī)石英光纖具有更高的抗張強(qiáng)度。測試表明90孔PCF和6孔PCF的抗張強(qiáng)度分別比常規(guī)石英光纖的高7%和20%，特別是6孔PCF的抗張強(qiáng)度可達(dá)7kgf, 這是商用SMF不可能達(dá)到的。
(3) 耦合問題
  限制光子晶體光纖器件發(fā)展的一個重要因素是，利用傳統(tǒng)技術(shù)很難甚至在很多情況下不可能將它們與普通光纖熔接起來，因此在已進(jìn)行的大多數(shù)光子晶體光纖實(shí)驗(yàn)中，都是采用體光學(xué)器件（如普通透鏡）實(shí)現(xiàn)光路耦合。熔接耦合與采用透鏡耦合相比，前者具有更低的回波損耗，而且準(zhǔn)直過程可以自動完成；而后者的光學(xué)表面暴露在外，容易受到污染或破壞。在早期進(jìn)行的PCF與普通單模光纖的熔接實(shí)驗(yàn)中，損耗相當(dāng)大（1550nm處約1.5dB），盡管理論研究表明熔接損耗可以降至0.2dB。本次OFC會議上， A. D. Yablon等利用漸變折射率光纖透鏡制成了一種新型的用于連接PCF的高強(qiáng)度 (>100 kpsi)熔融接頭，可以得到很高的耦合效率（損耗小于0.6dB），這種接頭不僅可以用于PCF間的結(jié)合（包括空心PCF和實(shí)心PCF間的結(jié)合），而且還可以用于PCF與常規(guī)光纖間的結(jié)合。

6.結(jié)束語
PCF以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和奇異性能，為光纖通信提供了一種新型的光傳輸介質(zhì)和光器件。今天，PCF的研究正在又學(xué)術(shù)探討轉(zhuǎn)入實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。實(shí)驗(yàn)室中的傳輸實(shí)驗(yàn)表明，PCF極有可能應(yīng)用于光纖通信中。我們相信，隨著PCF的導(dǎo)光理論、制造工藝、性能測量和施工技術(shù)的不斷完善，PCF就可能會成為光纖通信系統(tǒng)中的下一代光信號傳輸介質(zhì)和光器件。